連通拓?fù)浣M合狀態(tài)有載調(diào)壓原理與應(yīng)用研究.pdf

1、傳統(tǒng)的有載調(diào)壓方法是采用機(jī)械有載分接開(kāi)關(guān)調(diào)壓。該方法的裝置制造簡(jiǎn)單、成本低，目前，在國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)中普遍采用。隨著社會(huì)的發(fā)展和用電量的迅速增長(zhǎng)，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，這種機(jī)械分接開(kāi)關(guān)有載調(diào)壓方法已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)代電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，而且暴露出明顯的弊端，其中，有三個(gè)固有的缺陷難以消除：①在分接頭切換過(guò)程中產(chǎn)生電弧，導(dǎo)致機(jī)械觸頭燒損和變壓器絕緣油介質(zhì)極化；②分接開(kāi)關(guān)的動(dòng)作速度慢，調(diào)壓響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，容易錯(cuò)檔、錯(cuò)位，不

2、能進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)壓，而且故障率高，維護(hù)量大；③機(jī)械開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間具有分散性使調(diào)壓時(shí)刻無(wú)法準(zhǔn)確控制，不可能實(shí)現(xiàn)多臺(tái)變壓器同步控制，而且在調(diào)壓過(guò)程中可能出現(xiàn)過(guò)渡過(guò)程，甚至出現(xiàn)錯(cuò)檔、錯(cuò)位現(xiàn)象，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)不利的影響。改進(jìn)方法有兩種：電力電子開(kāi)關(guān)輔助機(jī)械有載分接開(kāi)關(guān)調(diào)壓法和電力電子開(kāi)關(guān)直接替代機(jī)械有載分接開(kāi)關(guān)調(diào)壓法。前者雖然可以基本解決機(jī)械觸頭燃弧問(wèn)題，但調(diào)壓響應(yīng)速度和調(diào)壓控制的準(zhǔn)確度并沒(méi)有提高，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的故障率也沒(méi)有降低，加上該裝置制造

3、成本較高，因而它的應(yīng)用受到了限制。后者雖然可以提高調(diào)壓響應(yīng)速度和降低故障率，但這種方法使用的電力電子開(kāi)關(guān)器件數(shù)量多，體積大，成本高。加上，目前單個(gè)大功率電力電子器件的耐壓水平還不能滿足直接用于中、高電網(wǎng)的要求，在簡(jiǎn)化調(diào)壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、減少電力電子開(kāi)關(guān)器件的數(shù)量、降低對(duì)電力電子器件的耐壓水平要求、降低成本等方面，還有許多問(wèn)題需要解決。本文針對(duì)現(xiàn)有的有載調(diào)壓方法存在的問(wèn)題，著重論述和總結(jié)了本人幾年來(lái)在配電網(wǎng)有載調(diào)壓領(lǐng)域，試圖有效地解決這些問(wèn)題

4、、尋求新的有載調(diào)壓方法方面所作的有創(chuàng)新性和有特色的研究工作。這些工作主要反映在以下幾個(gè)方面：（1）提出了一種基于連通拓?fù)浣M合狀態(tài)原理的無(wú)觸點(diǎn)有載調(diào)壓方法，該方法采用兼顧電力電子器件耐壓水平和調(diào)壓繞組數(shù)的編碼規(guī)則，建立了調(diào)壓狀態(tài)與調(diào)壓繞組的組合關(guān)系，將現(xiàn)有技術(shù)一個(gè)調(diào)壓繞組數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)級(jí)電壓，改進(jìn)為一個(gè)調(diào)壓繞組對(duì)應(yīng)多個(gè)級(jí)電壓，通過(guò)狀態(tài)組合，由較少的調(diào)壓繞組組合成較多的調(diào)壓狀態(tài)，從而減少調(diào)壓變壓器的抽頭數(shù)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；采用了連通拓?fù)溥B接調(diào)壓繞

5、組技術(shù)，從結(jié)構(gòu)上避免了調(diào)壓繞組在調(diào)壓狀態(tài)組合時(shí)出現(xiàn)環(huán)流；（2）本文提出了基于連通拓?fù)浣M合狀態(tài)原理的“臂－橋”型和“源－宿”型電力電子開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，可以在保證電力電子開(kāi)關(guān)器件的耐壓水平和工作條件的前提下，減少電力電子開(kāi)關(guān)器件的使用數(shù)量；（3）提出了限制調(diào)壓繞組環(huán)流的晶閘管開(kāi)關(guān)控制策略，當(dāng)變壓器調(diào)壓側(cè)電流為零時(shí)，觸發(fā)相應(yīng)的晶閘管開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或通斷，從而，無(wú)需采用過(guò)渡電阻器或電抗器切換方式來(lái)限制調(diào)壓繞組的短路電流，使調(diào)壓過(guò)程從多步減少到一步完成。（4

6、）推導(dǎo)出變壓器無(wú)暫態(tài)過(guò)程有載調(diào)壓、空載切除、空載合閘的條件，提出調(diào)壓控制信號(hào)與無(wú)暫態(tài)過(guò)程條件脈沖共同作用控制相應(yīng)的電力電子開(kāi)關(guān)的調(diào)壓控制策略，避免變壓器有載調(diào)壓過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)電流和過(guò)電壓，并采用輔助斷路器和串聯(lián)電阻在變壓器合閘時(shí)，一方面給晶閘管開(kāi)關(guān)提供工作電壓，另一方面在一定程度上減少變壓器空載合閘涌流；（5）提出了“臂－橋”晶閘管開(kāi)關(guān)組的聯(lián)體散熱結(jié)構(gòu)，共享反并聯(lián)晶閘管和相連晶閘管開(kāi)關(guān)的非工作晶閘管的散熱器，提高散熱效率。（6）推導(dǎo)出變壓

7、器綜合損耗最小的優(yōu)化分接電壓的計(jì)算公式，已知變壓器的空載損耗、負(fù)載損耗、線損以及平均負(fù)荷系數(shù)可以求出變壓器綜合損耗最小的優(yōu)化分接電壓和分接頭，計(jì)算出相應(yīng)的損耗值；（7）提出了基于網(wǎng)損最小的改良策略遺傳算法變壓器優(yōu)化調(diào)壓方法，它可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)損最小的多臺(tái)變壓器同步優(yōu)化調(diào)壓；（8）介紹了基于連通拓?fù)浣M合狀態(tài)原理的無(wú)觸點(diǎn)有載調(diào)壓方法在四個(gè)方面的應(yīng)用：①配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)平滑有載調(diào)壓控制：維持電壓水平，抑制電能質(zhì)量干擾；②計(jì)及無(wú)功、電壓調(diào)節(jié)增量的電壓無(wú)功綜

8、合控制：對(duì)傳統(tǒng)控制算法進(jìn)行調(diào)節(jié)增量修正，避免出現(xiàn)變壓器分接頭過(guò)調(diào)和無(wú)功補(bǔ)償裝置過(guò)補(bǔ)償以及調(diào)節(jié)振蕩現(xiàn)象；③變壓器并列運(yùn)行的同步有載調(diào)壓控制：統(tǒng)一、同一、同步進(jìn)行變壓器變比控制，避免并列運(yùn)行的變壓器在調(diào)壓過(guò)程中引起的變比不一致而產(chǎn)生較大的不平衡電流；④變壓器綜合損耗最小的變壓器分接頭優(yōu)化調(diào)節(jié)：根據(jù)配網(wǎng)運(yùn)行方式和負(fù)荷變化的需要，動(dòng)態(tài)調(diào)整變壓器輸出電壓，使配網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓維持在正常的電壓水平內(nèi)變壓器綜合損耗最小。本文還給出和分析關(guān)鍵技術(shù)的模擬實(shí)驗(yàn)